Kruhový pohyb: jednotný a rovnoměrně proměnlivý

Kruhový pohyb (MC) je pohyb, který provádí těleso v kruhové nebo křivočaré trajektorii.

Při provádění tohoto pohybu, jehož orientace rychlosti je úhlová, je třeba vzít v úvahu důležité veličiny. Jedná se o období a frekvenci.

Období, které se měří v sekundách, je časové rozpětí. Frekvence, která se měří v hertzích, je její kontinuita, to znamená, že určuje, kolikrát se otáčení odehrává.

Příklad: Automobilu může trvat x sekund (období), než obejde kruhový objezd, což může udělat jednou nebo vícekrát (frekvence).

Jednotný kruhový pohyb

Jednotný kruhový pohyb (MCU) nastává, když těleso popisuje křivočarou cestu s konstantní rychlost.

Například lopatky ventilátoru, lopatky mixéru, ruské kolo v zábavním parku a kola na autech.

Rovnoměrně proměnlivý kruhový pohyb

Rovnoměrně změněný kruhový pohyb (MCUV) také popisuje křivočarou trajektorii, avšak její rychlost se liší během kurzu.

Zrychlený kruhový pohyb je tedy takový, při kterém předmět vyjde z klidu a začne se pohybovat.

Vzorce kruhového pohybu

Na rozdíl od lineárních pohybů, kruhový pohyb přijímá jiný typ velikosti, tzv

úhlové velikosti, kde jsou měření v radiánech, a to:

Dostředivá síla

THE dostředivá síla je přítomen v kruhových pohybech a je počítán pomocí vzorce Newtonova druhého zákona (princip dynamiky):

Kde,

F_C: dostředivá síla (N)
m: hmotnost (kg)
The_C: dostředivé zrychlení (m / s²)

dostředivé zrychlení

THE dostředivé zrychlení vyskytuje se v tělech, které sledují kruhovou nebo křivočarou trajektorii, počítáno následujícím výrazem:

Kde,

THE_C: dostředivé zrychlení (m / s²)
proti: rychlost (m / s)
r: poloměr kruhové dráhy (m)

Úhlová poloha

Úhlová poloha, představovaná řeckým písmenem phi (φ), popisuje oblouk části trajektorie označený určitým úhlem.

φ = S / r

Kde,

φ: úhlová poloha (rad)
s: poloha (m)
r: poloměr kruhu (m)

Úhlové posunutí

Úhlové posunutí reprezentované Δφ (delta phi) definuje konečnou úhlovou polohu a počáteční úhlovou polohu trajektorie.

Δφ = ΔS / r

Kde,

Δφ: úhlový posun (rad)
S: rozdíl mezi koncovou polohou a počáteční polohou (m)
r: poloměr kružnice (m).

Průměrná úhlová rychlost

THE úhlová rychlost, představované řeckým písmenem omega (ω), označuje úhlové posunutí o časový interval pohybu v trajektorii.

ω_m = Δφ / Δt

Kde,

ω_m: průměrná úhlová rychlost (rad / s)
Δφ: úhlový posun (rad)
t. časový interval pohybu

Je třeba poznamenat, že tangenciální rychlost je kolmá na zrychlení, které je v tomto případě dostředivé. Důvodem je to, že vždy směřuje do středu trajektorie a není nulový.

Průměrné úhlové zrychlení

Úhlové zrychlení, které představuje řecké písmeno alfa (α), určuje úhlové posunutí v časovém intervalu trajektorie.

α = ω / Δt

Kde,

α: střední úhlové zrychlení (rad / s²)
ω: průměrná úhlová rychlost (rad / s)
t: časový interval trajektorie

Podívejte se taky: Kinematické vzorce

Cvičení na kruhový pohyb

1. (PUC-SP) Lucasovi byl představen ventilátor, který po 20 s po zapnutí dosáhne při rovnoměrně zrychleném pohybu frekvence 300 ot / min.

Lucasův vědecký duch ho přinutil přemýšlet, jaký bude počet otáček provedených lopatkami ventilátoru během této doby. S využitím svých znalostí fyziky zjistil

a) 300 kol
b) 900 kol
c) 18 000 kol
d) 50 kol
e) 6000 kol

Viz odpověď

Správná alternativa: d) 50 kol.

Podívejte se taky: Fyzikální vzorce

2. (UFRS) Tělo v rovnoměrném kruhovém pohybu dokončí 20 otáček za 10 sekund. Perioda (v s) a frekvence (v s-1) pohybu jsou:

a) 0,50 a 2,0
b) 2,0 a 0,50
c) 0,50 a 5,0
d) 10 a 20
e) 20 a 2,0

Viz odpověď

Správná alternativa: a) 0,50 a 2,0.

Další otázky naleznete vCvičení na jednotný kruhový pohyb.

3. (Unifesp) Otec a syn jezdí na kolech a kráčí vedle sebe stejnou rychlostí. Je známo, že průměr kol na otcově kole je dvakrát větší než průměr kol na synově kole.

Dá se říci, že kola otcova kola se točí

a) poloviční frekvence a úhlová rychlost, s jakou se kola dětského kola otáčejí.
b) stejnou frekvenci a úhlovou rychlost, s jakou se kola dětského kola otáčejí.
c) dvojnásobek frekvence a úhlové rychlosti, s jakou se kola dětského kola otáčejí.
d) stejnou frekvenci jako kola dětského kola, ale s poloviční úhlovou rychlostí.
e) stejnou frekvenci jako kola dětského kola, ale s dvojnásobnou úhlovou rychlostí.

Viz odpověď

Správná alternativa: a) poloviční frekvence a úhlová rychlost, s jakou se kola dětského kola otáčejí.

Přečtěte si také:

• Jednotný pohyb
• Jednotný obdélníkový pohyb
• Množství pohybu